一种井下构造煤原位取样装置的制作方法

1.本发明涉及煤原位取样技术领域，特别涉及一种井下构造煤原位取样装置。


背景技术：

2.煤是一种对构造应力和应变环境特别敏感的特殊岩石，受力后其内部结构构造随应力的方向和大小发生不同尺度和程度的改变，而形成构造煤。故此，分析构造煤内部不同尺度结构构造的方向性和变形程度，成为煤层发育区古构造动力学解析不可或缺的研究方法。但因构造煤强度低，尤其是强变形构造煤，采样时极易破碎，很难采到反映原位空间产出状态的完整样品，极大限制了基于构造煤的古构造动力学解析方法的应用。因此，对构造煤井下原位采样技术的研究至关重要。
3.目前井下构造煤原位取样的方法仅为原始的取样方法：专利号cn102589926a公开了一种构造煤取样方法，通过井下开采工作面选取大块煤样，采样过程中首先选取任意相对平整面利用地质罗盘量取其产状，并运用医用胶带沿走向和倾向贴于样品上，再用记号笔标记倾斜方向。取样采用人工掏槽方式原位采样，但该方式易导致构造煤破碎，难以得到较完整的构造煤煤样，且运送和样品处理时容易进一步破碎。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种井下构造煤原位取样装置，可在井下开采工作面、巷道及煤体露头上取得原位构造煤体样品，并可保证所取构造煤样品空间产出状态不变和结构完整。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种井下构造煤原位取样装置，包括钻杆、钻头，其特征在于：还包括取心器、转盘和膨胀泡沫传输管；
6.所述取心器通过与钻杆相互连接，在其下部有绞牙状开口；
7.所述钻杆在半圆柱状圆筒外壳模具中与内部取心器相互连接，保证该取心器被固定，且方向不变；
8.所述钻头通过与两个半圆柱状圆筒模具镶嵌，结合半圆柱状圆筒模具向前钻进；
9.所述转盘和所述膨胀泡沫传输管嵌套在半圆柱状圆筒外壳上；
10.在半圆柱状圆筒外壳的四个方向上分别开两个孔，在不断钻进过程中不断向内部注入膨胀泡沫。
11.进一步地，所述半圆柱状圆筒外壳通过互相嵌套组成钻进的外壳。
12.进一步地，所述取心器、钻杆、钻头、半圆柱状圆筒外壳、转盘均由不锈钢或铸铁制成。
13.进一步地，所述膨胀泡沫传输管由硬塑或不锈钢制成。
14.本发明具有以下技术效果：
15.1.一种井下构造煤原位取样装置，可在井下开采工作面、巷道及煤体露头上取得原位构造煤体样品；
16.2.取心器具有绞牙状开口，更好的稳固构造煤媒体，在取样过程中，通过凝胶固定样品，取得原位构造煤体，保证了所取构造煤样品空间产出状态不变和结构完整。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为一种井下构造煤原位取样装置结构示意图；
19.图2为一种井下构造煤原位取样装置俯视图；
20.图3为一种井下构造煤原位取样装置侧视图。
21.图中：1-钻杆、2-转盘、3-半圆柱状圆筒外壳、4-取心器、5-膨胀泡沫传输管、6-钻头。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
24.如图1-3所示，一种井下构造煤原位取样装置，包括取心器4、钻杆1、钻头6、半圆柱状圆筒外壳3、转盘2和膨胀泡沫传输管5；所述取心器4通过与钻杆1相互连接，在其下部有绞牙状开口，利用绞牙状开口咬住构造煤煤体，以便于稳固构造煤煤体；所述钻杆1在半圆柱状圆筒外壳模具中与内部取心器4相互连接，以便于稳定该取心器4，保证该取心器4被固定，且方向不变；所述钻头6通过与两个半圆柱状圆筒模具镶嵌，结合半圆柱状圆筒模具向前钻进；所述半圆柱状圆筒外壳3通过互相嵌套，可组成钻进的外壳，在圆筒状的四个方向上分别开两个孔，在不断钻进过程中不断向内部注入膨胀泡沫，以方便将钻进得到的构造煤体固定；所述转盘2嵌套在半圆柱状圆筒外壳3上，通过转动转盘2使钻具向内部钻进；所述膨胀泡沫传输管5，嵌套在半圆柱状圆筒外壳3上，在不断向煤体钻进过程中，向内部注入膨胀泡沫；所述取心器4、钻杆1、钻头6、半圆柱状圆筒外壳3、转盘2均由不锈钢或铸铁制成；所述膨胀泡沫传输管5由硬塑或不锈钢制成。
25.一种井下构造煤原位取样装置，在煤田矿井下的开采工作面、巷道及露头处选取合适的构造煤样品取样，嵌套钻头6，将取心器4与构造煤样利用膨胀泡沫相互连接，利用地质罗盘或者其他产状测量装置量取取心器4上部外壳的平面产状，并标记，然后套上外部外壳，固定钻杆1，转动外壳上的转盘2进行钻进，在钻进过程中，伴随膨胀泡沫不断注入，将构造煤样逐步稳定，并最终固定，当钻进完全结束后，利用人工掏槽方法将半圆柱状圆筒外壳3周围煤样掏掉，并将钻头前面煤样断掉，打开圆筒外壳，取出钻进得到的构造煤煤体，从而实现井下构造煤原位取样。
26.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
27.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。


技术特征：
1.一种井下构造煤原位取样装置，包括钻杆、钻头，其特征在于：还包括取心器、转盘和膨胀泡沫传输管；所述取心器通过与钻杆相互连接，在其下部有绞牙状开口；所述钻杆在半圆柱状圆筒外壳模具中与内部取心器相互连接，保证该取心器被固定，且方向不变；所述钻头通过与两个半圆柱状圆筒模具镶嵌，结合半圆柱状圆筒模具向前钻进；所述转盘和所述膨胀泡沫传输管嵌套在半圆柱状圆筒外壳上；在半圆柱状圆筒外壳的四个方向上分别开两个孔，在不断钻进过程中不断向内部注入膨胀泡沫。2.如权利要求1所述的一种井下构造煤原位取样装置，其特征在于，所述取心器、钻杆、钻头、半圆柱状圆筒外壳、转盘均由不锈钢或铸铁制成。3.如权利要求1或2所述的一种井下构造煤原位取样装置，其特征在于，所述半圆柱状圆筒外壳通过互相嵌套组成钻进的外壳。4.如权利要求1所述的一种井下构造煤原位取样装置，其特征在于，所述膨胀泡沫传输管由硬塑或不锈钢制成。

技术总结
本发明涉及煤原位取样技术领域，特别涉及一种井下构造煤原位取样装置，包括钻杆、钻头、取心器、转盘和膨胀泡沫传输管。取心器通过与钻杆相互连接，在其下部有绞牙状开口；钻杆在半圆柱状圆筒外壳模具中与内部取心器相互连接，保证该取心器被固定，且方向不变；钻头通过与两个半圆柱状圆筒模具镶嵌，结合半圆柱状圆筒模具向前钻进；转盘和所述膨胀泡沫传输管嵌套在半圆柱状圆筒外壳上；在半圆柱状圆筒外壳的四个方向上分别开两个孔，在不断钻进过程中不断向内部注入膨胀泡沫。本装置在取样过程中，通过凝胶固定样品，取得原位构造煤体，保证了所取构造煤样品空间产出状态不变和结构完整。整。整。


技术研发人员：雷林林 屈争辉 赵杰 李业 李阳 李浩 朱冠宇
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/4/12